一种抬头显示系统的制作方法

一种抬头显示系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及抬头显示【技术领域】，特别是涉及一种汽车上的抬头显示系统。该抬头显示系统包括投影光源和夹层玻璃，还包括透明纳米膜，透明纳米膜包括至少两个介质层和至少一个金属层；投影光源用于产生P偏振光，所述P偏振光入射到内玻璃板上远离中间膜片的表面，其入射角度为42～72度，透明纳米膜能够反射部分入射的所述P偏振光。本实用新型能够显著提升显示质量，适合高清图像显示；结构和工艺非常简单，只需在设置有透明纳米膜的前挡风玻璃的交通工具上安装能够产生P偏振光的投影光源就可以实现高质量的抬头显示功能，因此成本非常低；结合不同的透明纳米膜的结构组成可实现单色显示、多色显示甚至全彩显示。
【专利说明】一种抬头显示系统

【技术领域】：
[0001] 本实用新型涉及抬头显示【技术领域】，特别是涉及一种汽车上的抬头显示系统。

【背景技术】：
[0002] 随着科学技术的发展，抬头显示（HUD，Head Up Display)系统被越来越多地在汽 车上使用。汽车上的抬头显示系统能够将重要的行车信息，例如速度、发动机转数、油耗、胎 压、导航以及外接智能设备的信息实时地显示在前挡风玻璃上驾驶员的视野中，这样使得 驾驶员不必低头，就可以看到行车信息，从而避免分散对前方道路的注意力；同时使得驾驶 员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可以避免眼睛的疲劳，能够极大地 增强行车安全和改进驾驶体验。
[0003] 目前抬头显示技术的实现主要通过发光成像和投影成像两种方式，其中投影成像 利用汽车前挡风玻璃本身或者额外设置的光学元件进行投影显示，而采用前挡风玻璃来反 射投影图像是结构最简单的方式。一般的前挡风玻璃均为夹层玻璃，其是由至少两片具有 一定曲率的玻璃基板中间夹设热塑性聚合物膜片（如聚乙烯醇缩丁醛即PVB)构成，抬头 显示系统的投影光源发出的光经过夹层玻璃与空气接触的两个表面时会发生反射，两个表 面上的反射影像会产生偏移从而形成两个相互干扰的重影，特别是在夹层玻璃的厚度较厚 (一般超过3_)的情况下会更加明显，这极大地限制了投影显示图像的清晰度。
[0004] 为解决汽车前挡风玻璃上抬头显示系统的重影问题，现有技术中已经存在若干方 案。例如专利 CN101038349(A)、US2002172804(A1)和 US2007148472(A1)公开了其中的一 种解决方案是采用楔形的聚合物膜片作为夹层玻璃的中间层，使得夹层玻璃上、下厚度呈 楔形变化，从而使驾驶员看到的两个表面上的反射影像基本重合，最终大幅度地消除重影 问题。与上述技术方案类似的是局部采用楔形厚度的玻璃基板，其在专利US6414796 (BI) 中公开。但这些技术方案存在如下缺点：1、未能彻底消除重影，不适合高清图像显示；2、需 要采用特殊规格的PVB膜片，其价格是普通PVB膜片的7?10倍，且工艺难度高，使得材料 和工艺成本很高；3、对车型的光学设计敏感，需针对具体车型的前挡风玻璃进行重新设计。
[0005] 还有一种解决方案是在夹层玻璃的表面或中间设置能够改变偏振光方向的光 学功能层或能够反射P偏振光或S偏振光的反射偏振镜，并结合抬头显示系统的投影光 源发出的P偏振光或S偏振光以特定角度（如布儒斯特角）入射，从而利用夹层玻璃对 不同偏振光的反射特性以尽可能消除某个表面的反射影像，最终消除重影。这种技术方 案在 EP0836108 (A2)、EP0844507 (Al)、US6327089 (BI)、CN1969219 (A)、US7355796 (B2)、 CN101151568(A)、US7839574(B2)、CN1732404(A)和 CN102256910(A)等专利中均有公开，然 而这种技术方案实现的前提是必须在夹层玻璃的局部（即抬头显示投影区域）增设额外的 光学功能层或反射偏振镜，这就必然提高了材料成本和工艺难度，例如CN1732404(A)中披 露的多层聚合物P偏振反射镜层数高达数十至数百层；同时前挡风玻璃的整体均一性也被 破坏，降低了美观度；此外，夹层玻璃上局部设置光学功能层或反射偏振镜的区域的粘结强 度可能降低从而造成安全隐患；而且，部分光学功能层或反射偏振镜的可见光透过率偏低， 从而对驾驶员的视野或前挡风玻璃的外观产生影响。
[0006] 另外，现有技术中也存在通过在夹层玻璃表面上增设减反射（AR)膜来减少其中 一个界面上形成的反射影像的亮度，例如专利US7864431 (B2)中公开了将减反射膜设置在 夹层玻璃与空气接触的表面上或者在未设置减反射膜的表面上增设低辐射（Low-E)镀膜 的技术方案。然而这种技术方案存在以下缺点：1、减反射膜沉积在夹层玻璃与空气接触的 表面上，特别是沉积在夹层玻璃朝向车外的表面上时，其难以承受恶劣的使用环境，比如酸 雨、粉尘、雨刮器的摩擦或碱性清洗剂等；2、减反射膜结构较为复杂，特别是具有良好的宽 带减反、反射率几乎为零以及低角度和高角度均具有良好外观性质的减反射膜往往需要沉 积多层，其总厚度可达数百纳米，所以不适合在汽车前挡风玻璃上大面积沉积；3、减反射膜 难以完全消除重影，特别是从高角度观察时依然存在淡蓝色或淡紫色的反光；4、沉积在夹 层玻璃朝向车外的表面上的减反射膜遇到下雨天时会覆盖一层水膜，此时减反射效果会显 著降低，最终导致重影现象严重；5、减反射膜设置在夹层玻璃与空气接触的表面上，不能消 除在增设的低辐射镀膜界面上产生的反射影像，还是存在一定程度的重影现象。
[0007] 同样地，通过增强在夹层玻璃与空气接触的表面上形成的反射光的方式也可以减 少肉眼可见的重影现象，例如配件市场上常见的贴膜式HUD投影器，其是在HUD投影区域预 先粘贴半透光的反射薄膜；或者如专利US6137630 (A)公开了将高、低折射率材料交替的多 层介质层沉积在夹层玻璃与空气接触的一个表面上，从而增强接触表面的反射光的强度， 而另外一个表面上的反射光强度基本不变，因此使人眼能够观察的反射影像主要来自于镀 膜表面的反射光。显然，这种技术方案一方面破坏了汽车前挡风玻璃的整体均一'I"生或外观 的通透性，另一方面也未从根本上消除重影现象。
[0008] 在汽车抬头显示系统中，除了上述重影问题必须得到解决之外，还需使显示影 像能够具有尽可能的多色显示能力，以满足多种不同信息图像的显示。例如中国专利 CN2694293(Y)通过在基材上镀制复数层不同折射率的膜层以实现抬头显示器具有红、绿、 蓝三基色窄波长反射带；或者如专利US6137630 (A)公开了将高、低折射率材料交替的多层 介质层沉积在夹层玻璃与空气接触的一个表面上以实现全彩显示。实际中，若全彩显示要 求不能满足，则需尽可能保证人眼最敏感的绿光反射。 实用新型内容：
[0009] 本实用新型所要解决的技术问题是针对以上提及的现有技术存在的缺点，提供一 种能够清晰无重影、多色显示、结构工艺简单和成本低廉的抬头显示系统。
[0010] 本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种抬头显示系统，包括投影 光源和夹层玻璃，所述夹层玻璃包括内玻璃板、外玻璃板以及夹在内玻璃板和外玻璃板之 间的中间膜片，其特征在于：还包括透明纳米膜，所述透明纳米膜包括至少两个介质层和至 少一个金属层，每个金属层位于两个介质层之间，所述内玻璃板和外玻璃板与所述中间膜 片的折射率差不大于0. 1 ;所述投影光源用于产生P偏振光，所述P偏振光入射到内玻璃板 上远离中间膜片的表面，其入射角度为42?72度，所述透明纳米膜能够反射部分入射的所 述P偏振光。
[0011] 进一步地，所述金属层为银层或含银的合金层。
[0012] 进一步地，所述P偏振光的入射角度为55?70度。
[0013] 进一步地，所述内玻璃板和外玻璃板与所述中间膜片的折射率差不大于0. 05。
[0014] 进一步地，所述透明纳米膜设置在内玻璃板与中间膜片接触的表面上或设置在外 玻璃板与中间膜片接触的表面上。
[0015] 进一步地，所述透明纳米膜设置在一片聚合物膜片上，所述聚合物膜片与所述内 玻璃板和外玻璃板的折射率差不大于0. 1，设置有透明纳米膜的聚合物膜片位于内玻璃板 和外玻璃板之间或设置在内玻璃板上远离中间膜片的表面。
[0016] 进一步地，所述投影光源产生的P偏振光的颜色选自红色、绿色和蓝色中的至少 一种。
[0017] 优选地，所述透明纳米膜包括两个金属层时，所述投影光源产生的P偏振光的颜 色选自绿色和蓝色中的至少一种。
[0018] 进一步地，在抬头显示系统中的透明纳米膜包括两个金属层或三个金属层时还增 设一个辅助膜片，所述辅助膜片包括至少一片辅助聚合物膜片和设置在辅助聚合物膜片上 的包含一个金属层的辅助透明纳米膜，所述辅助膜片位于所述P偏振光的入射区域，所述 辅助膜片中的辅助透明纳米膜与所述包括两个金属层或包括三个金属层的透明纳米膜之 间的距离不大于350 u m。
[0019] 优选地，所述辅助膜片中的辅助透明纳米膜与所述包括两个金属层或包括三个金 属层的透明纳米膜之间的距离不大于IOOy m。
[0020] 本实用新型由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
[0021] 本实用新型所述的抬头显示系统，利用P偏振光入射在玻璃和空气界面上反射率 较低，以及透明纳米膜能够反射部分P偏振光的特性从而完全消除目视重影现象，能够显 著提升显示质量，适合高清图像显示；同时，结构和工艺非常简单，即无需额外设置特别的 光学元件，只需在设置有透明纳米膜的前挡风玻璃的交通工具上安装能够产生P偏振光的 投影光源就可以实现高质量的抬头显示功能，因此成本非常低；并且，结合不同的透明纳米 膜的结构组成可实现单色显示、多色显示甚至全彩显示。

【专利附图】

【附图说明】：
[0022] 图1为本实用新型所述的抬头显示系统的局部剖视图；
[0023] 图2A和2B为抬头显示系统中的透明纳米膜位于第三表面或第四表面的局部剖视 图；
[0024] 图3八、38、3(：、和30为抬头显示系统中的设置有透明纳米膜的聚合物膜片位于夹 层玻璃上不同位置的局部剖视图；
[0025] 图4为本实用新型所述的P偏振光分别入射到不同抬头显示系统上的反射率光谱 图；
[0026] 图5为本实用新型所述的模拟雨天驾驶环境的抬头显示系统对P偏振光的反射率 光谱图；
[0027] 图6为本实用新型所述的增设辅助膜片的抬头显示系统的局部剖视图；
[0028] 图7为本实用新型所述的增设辅助膜片的抬头显示系统对P偏振光的反射率光谱 图；
[0029] 图8A、图8B分别为本实用新型所述的P偏振光以57度、66度入射时的抬头显示 图像；
[0030] 图8C为普通夹层玻璃的抬头显示系统的图像。

【具体实施方式】：
[0031] 以下结合附图对本实用新型的内容作进一步说明。
[0032] 如图1所示，本实用新型所述的抬头显示系统包括投影光源1和夹层玻璃2,所述 夹层玻璃2包括内玻璃板21、外玻璃板22以及夹在内玻璃板21和外玻璃板22之间的中 间膜片23,为了消除重影现象，所述抬头显示系统还包括透明纳米膜3,所述透明纳米膜3 包括至少两个介质层和至少一个金属层，每个金属层位于两个介质层之间，所述投影光源1 用于产生P偏振光11，所述P偏振光11入射到内玻璃板21上远离中间膜片23的表面211 即第一表面211上，其入射角度为42?72度，所述透明纳米膜3能够反射部分入射的所述 P偏振光11。并且，为了消除夹层玻璃2内部对入射的P偏振光11的影响，优选所述内玻 璃板21和外玻璃板22与所述中间膜片23的折射率差不大于0. 1。本实用新型利用P偏振 光11入射在玻璃和空气界面上反射率较低，特别是以布儒斯特角0B(57度）入射时不发 生反射，以及透明纳米膜3能够反射部分P偏振光11的特性从而完全消除目视重影现象
[0033] 在图1中，投影光源1产生的P偏振光11以布儒斯特角0B (57度）入射到内玻璃 板21上远离中间膜片23的表面211上，根据P偏振光的特性，在第一表面211上，P偏振光 11不发生反射，只产生进入夹层玻璃2内的第一折射光12 ;在夹层玻璃2内部，由于中间膜 片23与所述内玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大于0. 1即它们的折射率很相近，所 以第一折射光12在中间膜片23与内玻璃板21或外玻璃板22相接触的表面上不发生反射 且传播方向基本不变，直到所述第一折射光12到达所述透明纳米膜3上；所述透明纳米膜 3中的金属层能够反射部分第一折射光12形成第一反射光13,还有部分第一折射光12透 过所述透明纳米膜3继续传播到达外玻璃板22上远离中间膜片23的表面221即第二表面 221上，由于所述透明纳米膜3的厚度很薄，所以透过所述透明纳米膜3的部分第一折射光 12的传播方向也基本不变，根据光线传播的可逆性，到达外玻璃板22上远离中间膜片23的 表面221的部分第一折射光12在第二表面221上也不发生反射，只产生进入空气中的第二 折射光14 ;其中第一反射光13则传播到达第一表面211上，根据光线传播的可逆性，第一 反射光13在第一表面211上也不发生反射，只产生观察者16能够识别的第三折射光15。 从以上P偏振光11的传播路径可知，观察者16能够识别的显示图像只有来自第三折射光 15的一个，这样从根本上消除了重影现象，显著提升了显示质量，适合高清图像显示。
[0034] 其中，所述投影光源1作为文字、图像等信息的显示器与汽车的相关仪器仪表、夕卜 接传感器或外接智能设备等相连并以P偏振光11的方式输出相关文字、图像信息例如速 度、发动机转数、油耗、胎压、导航、夜视等到夹层玻璃2上，从而被车内的观察者16所观察 至IJ。所述投影光源1为本领域技术人员已知的元件，包括但不限于激光、发光二极管（LED)、 液晶显示屏（LCD)、电致发光（EL)、阴极射线管（CRT)、真空荧光管（VFD)、准直镜、球面校正 镜、凸透镜、凹透镜、反射镜和/或偏振镜等。同时，投影光源1的位置和入射角度是可调的， 以适合车内不同位置或高度的观察者16。
[0035] 其中，夹层玻璃2包括内玻璃板21、外玻璃板22以及夹在内玻璃板21和外玻璃板 22之间的中间膜片23，内玻璃板21朝向汽车内部，外玻璃板22朝向汽车外部，所述中间膜 片23为热塑性聚合物膜片，为了减少中间膜片23对第一折射光12的影响，选择该中间膜 片23的折射率与玻璃的折射率相近即中间膜片23与所述内玻璃板21和外玻璃板22的折 射率差不大于0. 1，更优选地是中间膜片23与所述内玻璃板21和外玻璃板22的折射率差 不大于0.05,例如经常使用的PVB膜片。图1中示出的夹层玻璃2是为了作图方便所以绘 制成平直的，但实际应用中夹层玻璃2是弯曲的，可以理解的是，弯曲的夹层玻璃2为本实 用新型所优选的方案，但不限于此，其他的透明构件，例如单片或更多片层压的、平直的或 弯曲的（曲率均一或变化的）、无色或染色的、由普通玻璃和/或塑料构成的透明构件均可 替代所述夹层玻璃2。
[0036] 其中，本实用新型所述的P偏振光11以57度（即布儒斯特角0B)从空气中入射 到内玻璃板21上远离中间膜片23的表面211，可以消除在第一表面211上的反射，这里所 说的布儒斯特角0 B与具体光学材料的折射率有关，在本实用新型中对于一般的用于汽车 前挡风玻璃的材料来说，所述布儒斯特角eB约为57度。更加严格地说，所述布儒斯特角 e B与P偏振光的波长也有关，但在本实用新型中这种影响一般很小，在一般情况下，在可见 光波长（380?780nm)范围内可将所述布儒斯特角0 B视为常数。如图8A所示，P偏振光 11的入射角度为布儒斯特角57度，在本实用新型所述的抬头显示系统中，HUD图像（速度 信息）清晰无重影。同时，在实际的投影成像过程中，由于光源和投影虚像的尺寸关系，以 及前挡玻璃的安装结构、光源位置等因素，P偏振光的入射角度可能与布儒斯特角eB有偏 离，但偏离角度不会超过15度即入射角度为42?72度，优选地为55?70度，进一步可以 为55-64度，更优选为56?59度，在这种情况下，来自于第一表面211和第二表面221上 的反射光不能完全消除，但和透明纳米膜3上产生的反射光相比强度依然相当低；如图8B 所示，P偏振光的入射角度为偏离布儒斯特角9度即入射角度为66度，此时重影反射像相 对于主反射像亮度足够低，重影反射像呈现为主反射像旁边的较弱光晕，人眼实际上难以 感觉重影的存在，因此目视依然无重影。与图8A和图8B相比，图8C则为普通夹层玻璃的 抬头显示（HUD)图像，其重影反射率约为主反射像的60%左右，能够显而易见地看出重影 的存在，实际使用效果明显不如本实用新型中的图8A和图8B。
[0037] 其中，所述透明纳米膜3能够反射部分入射的所述P偏振光11，透明纳米膜3中 的金属层的膜层材料可以选用能够反射P偏振光11的任何材料，例如（但不局限于）银 (Ag)、金（Au)、铜（Cu)、铝（Al)等，在本实用新型中优选为银或含银的合金，其中含银的合 金在本实用新型中优选为银与金、铝、铜中至少一种的合金；在本实用新型的实施例中均选 用了银，实施例中银的厚度不限制本实用新型的保护范围。
[0038] 为了保证透明纳米膜3的使用环境，保护透明纳米膜3免受酸雨、粉尘、雨刮器的 摩擦或碱性清洗剂等恶劣环境的破坏，如图2A所示，优选地将所述透明纳米膜3设置在内 玻璃板21与中间膜片23接触的表面212即第三表面212上；或如图2B所示，优选地将所 述透明纳米膜3设置在外玻璃板22与中间膜片23接触的表面222即第四表面222上，其 设置工艺可以为本领域所公知的磁控溅射工艺，即将所述透明纳米膜3所包含的膜层直接 溅射沉积到内玻璃板21的第三表面212或外玻璃板22的第四表面222上。
[0039] 同样地，为了保证透明纳米膜3的使用环境，保护透明纳米膜3免受酸雨、粉尘、雨 刮器的摩擦或碱性清洗剂等恶劣环境的破坏，如图3A、3B、3C和3D所示，还可以将透明纳米 膜3设置在一片聚合物膜片4上，聚合物膜片4用于支撑和保护透明纳米膜3。为了减少 聚合物膜片4对第一折射光12的影响，优选所述聚合物膜片4与所述内玻璃板21和外玻 璃板22的折射率差不大于0. 1，例如经常使用的PET膜片；其中，如图3A所示，该设置有透 明纳米膜3的聚合物膜片4位于内玻璃板21与中间膜片23之间，并且透明纳米膜3靠近 中间膜片23,聚合物膜片4靠近内玻璃板21 ;或如图3B所示，该设置有透明纳米膜3的聚 合物膜片4位于外玻璃板22与中间膜片23之间，并且透明纳米膜3靠近中间膜片23,聚 合物膜片4靠近外玻璃板22 ;或如图3C所示，该设置有透明纳米膜3的聚合物膜片4位于 内玻璃板21上远离中间膜片23的表面211即第一表面211上，并且在透明纳米膜3与第 一表面211之间还增设有一层相同的聚合物膜片4,用以提高透明纳米膜3与第一表面211 之间的粘结强度；或如图3D所示，该设置有透明纳米膜3的聚合物膜片4位于两片中间膜 片23之间。可以理解的是，在图3A、3B和3D示出的实施例中，也可以在透明纳米膜3和中 间膜片23之间至少增设一层透明聚合物膜片作为透明纳米膜3的保护层；在图3A示出的 实施例中，在聚合物膜片4和内玻璃板21之间也可以增设至少一层透明聚合物粘附层；在 图3B示出的实施例中，可以在聚合物膜片4和外玻璃板22之间也可以增设至少一层透明 聚合物粘附层。
[0040] 本实用新型中所述透明纳米膜3包括至少两个介质层和至少一个金属层，每个 金属层位于两个介质层之间，甚至还可以包括阻隔层和/或保护层等，上述膜层的具体结 构并不影响本实用新型的保护范围，故在此不作详细介绍。根据实际应用的需要，所述透 明纳米膜中的金属层的数量存在一定差别，特别是非常常用的银层或含银的合金层作为 金属层时，常见地可以包含单层银层、双层银层或三层银层，甚至更多层，所述介质层选自 ZnSnMgOx、ZnSnOx、ZnO、Sn02、Ti02、Si3N 4或AlN等。本实用新型中的透明纳米膜的膜层材 料和厚度可以经过优化设计，可以实现能够承受后续高温热处理或其他生产工艺，并且得 到的抬头显示系统的光学性能能够满足汽车玻璃的使用标准，完全克服单纯的金属薄层存 在的耐久性不佳、光学外观差等缺点。本实用新型所述的抬头显示系统包括单层银层透明 纳米膜3时，其可见光透过率TL不低于70 %，太阳能直接透过率TE不高于50 %;所述的抬 头显示系统包括双层银层透明纳米膜3时，其可见光透过率TL不低于75%，太阳能直接透 过率TE不高于47% ;所述的抬头显示系统包括三层银层透明纳米膜3时，其可见光透过率 TL不低于70%，太阳能直接透过率TE不高于34%，太阳能总透过率Tts不高于40%。并 且，还可以根据需要将其外观颜色调节为令人愉悦的中性色、淡蓝色、淡蓝绿色或淡紫色。
[0041] 如图4所示，AO为P偏振光以57度（布儒斯特角0 B)入射到普通夹层玻璃上的 反射率光谱图，Al为P偏振光以57度（布儒斯特角0 B)入射到包含单层银层透明纳米膜 的抬头显示系统上的反射率光谱图，A2为P偏振光以57度（布儒斯特角0 B)入射到包含 双层银层透明纳米膜的抬头显示系统上的反射率光谱图，A3为P偏振光以57度（布儒斯 特角eB)入射到包含三层银层透明纳米膜的抬头显示系统上的反射率光谱图。
[0042] 其中，AO曲线极接近于0,表明未镀膜的玻璃对入射的P偏振光的反射极微弱。Al 曲线示出了包含单层银层透明纳米膜的抬头显示系统对P偏振光的反射率在一般人的眼 睛可以感知的可见光波长（400?700nm)范围内的光谱曲线比较平直，其反射率高于10%。 由此可见，结合Al曲线以及人的眼睛对P偏振光波长的感知敏感性和舒适性，优选所述透 明纳米膜3包括一个金属层（比如银层）时，所述投影光源1产生的P偏振光11的颜色选 自红色、绿色和蓝色中的至少一种，例如全彩显示。
[0043] 其中，A2曲线示出了包含双层银层透明纳米膜的抬头显示系统对P偏振光的反射 率主要集中在蓝色（450?500nm)和绿色（500?550nm)区域，从而选择合适的P偏振光 的波长即可实现单色（蓝色或绿色）显示或双色（蓝色和绿色）显示；同时，相对于Al曲 线，A2曲线中P偏振光的反射率在蓝色和绿色区域相对偏低，为达到白天太阳光下也能清 楚观察到显示图像，可以通过增加投影光源1的发光亮度来弥补。由此可见，结合A2曲线 以及人的眼睛对P偏振光波长的感知敏感性和舒适性，优选所述透明纳米膜3包括两个金 属层（比如银层）时，所述投影光源1产生的P偏振光11的颜色选自绿色和蓝色中的至少 一种。例如，所述投影光源1为宽光谱光源（如LED背光的TFT液晶屏）时，可实现蓝色和 绿色双色显不。
[0044] 其中，A3曲线示出了包含三层银层透明纳米膜的抬头显示系统对P偏振光的反射 率光谱曲线不平直，但在一般人的眼睛可以感知的可见光波长（400?700nm)范围内选择 合适的波长范围也可实现抬头显示，例如蓝色波长450?500nm、绿色波长500?550nm和 红色波长630?680nm ;同样地，相对于Al曲线，A3曲线中P偏振光的反射率也相对偏低， 为达到白天太阳光下也能清楚观察到显示图像，可以通过增加投影光源1的发光亮度来弥 补。由此可见，结合A3曲线以及人的眼睛对P偏振光波长的感知敏感性和舒适性，优选所 述透明纳米膜3包括三个金属层（比如银层）时，所述投影光源1产生的P偏振光11的颜 色选自红色、绿色和蓝色中的至少一种，例如全彩显示。
[0045] 在下雨天或雾霾天气中，汽车前挡风玻璃的内、外表面容易附着一层水层，由于水 和玻璃的折射率存在一定差异，P偏振光可能会在水层和玻璃接触的界面上发生反射，如图 5所示，以上述包含单层银层透明纳米膜的抬头显示系统为例，图中Bl曲线为外玻璃板上 覆盖一层水层的包含单层银层透明纳米膜的抬头显示系统的反射率光谱曲线，由Bl曲线 和Al曲线对比可知，Bl曲线中的P偏振光的反射率仅仅略有增加，表明来自水层对P偏振 光的反射强度很低，不会对金属层反射P偏振光的强度造成影响，从而不会产生视觉干扰 和重影现象。
[0046] 针对图4中包括两层银层或三层银层的透明纳米膜的抬头显示系统对P偏振光的 反射率偏低以及不能进行全彩显示的缺点，如图6所示，本实用新型优选在抬头显示系统 中的透明纳米膜3包括两个金属层（例如双层银层透明纳米膜）或三个金属层（例如三层 银层透明纳米膜）时还增设一个辅助膜片5,所述辅助膜片5包括至少一片辅助聚合物膜片 51和设置在辅助聚合物膜片51上的包含一个金属层的辅助透明纳米膜52,优选地辅助聚 合物膜片51的折射率与所述内玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大于0. 1，例如PET 膜片。在图6中，所述辅助膜片5包括一片辅助聚合物膜片51，辅助聚合物膜片51靠近透 明纳米膜3,辅助透明纳米膜52靠近中间膜片23,可以理解的是，还可以在辅助透明纳米膜 52与中间膜片23之间增设透明聚合物保护层，或者设置辅助聚合物膜片51靠近中间膜片 23,同时在辅助透明纳米膜52与透明纳米膜3之间设置具有粘附性能的聚合物层，所述保 护层和粘附性聚合物层折射率与所述内玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大于0. 1。 所述辅助膜片5位于所述P偏振光11的入射区域即抬头显示系统的投影显示区域，所述辅 助膜片5中的辅助透明纳米膜52与所述包括两个金属层或包括三个金属层的透明纳米膜 3之间的距离不大于350 y m，其中所述辅助透明纳米膜52可以与所述包括一个金属层的透 明纳米膜3(例如单层银层透明纳米膜）的膜层结构相同，可以理解的是也可以不同。虽然 增设的所述辅助膜片5也会对P偏振光产生反射，但不会产生明显的重影现象，这是因为所 述辅助透明纳米膜52与所述包括两个金属层或包括三个金属层的透明纳米膜3之间的距 离非常小，故这两个薄膜产生的反射图像能够高度重合。为了达到更好的显示效果，优选所 述辅助膜片5中的辅助透明纳米膜52与所述包括两个金属层或包括三个金属层的透明纳 米膜3之间的距离不大于100 y m，更加优选地是该距离不大于50 y m。同时，如图7所示， B3曲线示出了增设辅助膜片5的包括两个银层的透明纳米膜的抬头显示系统对P偏振光的 反射率光谱曲线，B4曲线示出了增设辅助膜片5的包括三个银层的透明纳米膜的抬头显示 系统对P偏振光的反射率光谱曲线，通过对比可知：相对于没有增设辅助膜片5的A3或A4 曲线，B3曲线或M曲线示出的反射率明显更高，说明增设有辅助膜片5的抬头显示系统对 P偏振光的反射率更高，而且可以实现全彩高清投影显示。
[0047] 为了更详细地说明和更具说服力地支撑本实用新型的实用新型点，现列举一些实 施例进行详细阐述。
[0048] 实施例1?3和对比例1
[0049] 以福耀集团生产的厚度为2. 1毫米的钠钙硅酸盐浮法玻璃为基片，经过切割、磨 边、洗涤和烘干等工序后，进入磁控溅射镀膜线进行镀膜沉积，根据以下膜层设置在基片上 沉积介质层和银层：
[0050] 实施例 1 :玻璃基片/Si3N4 30nm/Ti02 5nm/Zn0 8nm/Ag 11. 9nm/NiCr0x 3nm/ ZnSnMg0x38nm/Si3N4 5nm ；
[0051] 实施例 2 :玻璃基片 /Si3N4 23nm/Zn0 7nm/Ag 10nm/NiCr0x 2nm/Zn0 7nm/Si3N463nm/Zn07nm/Ag lOnm/NiCrOx 2nm/ZnO 8nm/ZnSnMg0x 31nm/Si3N4 4nm ；
[0052] 实施例 3 :玻璃基片 /Si3N4 22nm/ZnO 7nm/Ag 10nm/Zr Inm/ZnO 7nm/Si3N458nm/Zn07nm/Ag lOnm/Zr Inm/ZnO 7nm/Si3N4 62nm/ZnO 7nm/Ag lOnm/Zr Inm/ZnO 9nm/ ZnSnMg0x30nm/Si3N4 4nm ；
[0053] 膜层沉积结束后，以福耀集团生产的厚度为2. I毫米的钠钙硅酸盐浮法玻璃为配 片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片〇. 76毫米厚度的无色PVB胶片，再在 高压釜中高压合片，还经过其他处理例如附件安装后制成包括透明纳米膜的夹层玻璃。
[0054] 对比例1为无镀膜的普通平板夹层玻璃，其结构为两片2. 1毫米浮法玻璃之间夹 上一层〇. 76毫米无色PVB胶片；除镀膜沉积外，其余工艺过程同上。
[0055] 实施例1?3和对比例1的抬头显示系统中的投影光源为LED背光的TFT-IXD投 影机，能够产生P偏振光，其中还包含多个反射镜，调节投影机位置和出射光的角度入射方 向使观察者能够观察到的显示图像达到最清晰。在用对比例玻璃进行成像时，在投影机与 玻璃之间附加一片树脂半波片使得偏振方向变为S偏振用于提高成像亮度，实施例1?3 中保持P偏振光入射。实施例1?3和对比例1构成的抬头显示系统中将投影光源产生的 偏振光以57度的布儒斯特角0B为入射，其他设置参数和显示图像质量均在表1中示出。
[0056] 表1 :实施例1?3构成的抬头显示系统及其显示图像质量
[0057]

【权利要求】
1. 一种抬头显示系统，包括投影光源和夹层玻璃，所述夹层玻璃包括内玻璃板、外玻璃 板以及夹在内玻璃板和外玻璃板之间的中间膜片，其特征在于：还包括透明纳米膜，所述透 明纳米膜包括至少两个介质层和至少一个金属层，每个金属层位于两个介质层之间，所述 内玻璃板和外玻璃板与所述中间膜片的折射率差不大于0. 1 ;所述投影光源用于产生P偏 振光，所述P偏振光入射到内玻璃板上远离中间膜片的表面，其入射角度为42?72度，所 述透明纳米膜能够反射部分入射的所述P偏振光。
2. 根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述金属层为银层或含银的合 金层。
3. 根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述P偏振光的入射角度为 55?70度。
4. 根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述内玻璃板和外玻璃板与所 述中间膜片的折射率差不大于〇. 05。
5. 根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述透明纳米膜设置在内玻璃 板与中间膜片接触的表面上或设置在外玻璃板与中间膜片接触的表面上。
6. 根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述透明纳米膜设置在一片聚 合物膜片上，所述聚合物膜片与所述内玻璃板和外玻璃板的折射率差不大于〇. 1，设置有透 明纳米膜的聚合物膜片位于内玻璃板和外玻璃板之间或设置在内玻璃板上远离中间膜片 的表面。
7. 根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述投影光源产生的P偏振光 的颜色选自红色、绿色和蓝色中的至少一种。
8. 根据权利要求7所述的抬头显示系统，其特征在于：所述透明纳米膜包括两个金属 层时，所述投影光源产生的P偏振光的颜色选自绿色和蓝色中的至少一种。
9. 根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：在抬头显示系统中的透明纳米 膜包括两个金属层或三个金属层时还增设一个辅助膜片，所述辅助膜片包括至少一片辅助 聚合物膜片和设置在辅助聚合物膜片上的包含一个金属层的辅助透明纳米膜，所述辅助膜 片位于所述P偏振光的入射区域，所述辅助膜片中的辅助透明纳米膜与所述包括两个金属 层或包括三个金属层的透明纳米膜之间的距离不大于350 ym。
10. 根据权利要求9所述的抬头显示系统，其特征在于：所述辅助膜片中的辅助透明纳 米膜与所述包括两个金属层或包括三个金属层的透明纳米膜之间的距离不大于100 U m。
【文档编号】G02B27/01GK204143067SQ201420593200
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】曹晖, 袁军林, 曾东, 张朋辉, 林柱, 卢国水, 彭颖昊, 福原康太 申请人:福耀玻璃工业集团股份有限公司